空預(yù)器性能試驗(yàn) asme ptc 4[1].3實(shí)施細(xì)則.

1、空預(yù)器性能試驗(yàn) ASME PTC 4.3實(shí)施細(xì)則1.范圍本說明的目的是給出在空預(yù)器現(xiàn)場試驗(yàn)的實(shí)施大綱,以確定下列運(yùn)行特性: 空氣至煙氣側(cè)的漏風(fēng) 煙氣與空氣的壓降 熱力性能本細(xì)則并未特別規(guī)定性能保證值，但在試驗(yàn)前需經(jīng)各方認(rèn)可。2.試驗(yàn)準(zhǔn)備2.1 人員選擇為確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠,所有參加測試人員應(yīng)有相應(yīng)的資質(zhì)并能完全勝任其特定的工作職責(zé),參試單位可指定一人組織試驗(yàn)并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)處理諸如測量精度、試驗(yàn)條件及操作方法等不同意見。指定一人對性能測試及對測試有影響的試驗(yàn)條件負(fù)責(zé)。2.2 空預(yù)器的檢查及運(yùn)行建議試驗(yàn)前對空預(yù)器進(jìn)行全面的檢查,特別是要注意對那些對性能有影響的部件的工作狀況,需強(qiáng)調(diào)的是要對換熱元件的狀

2、況及清潔度進(jìn)行仔細(xì)檢查,空預(yù)器在正確的工況下運(yùn)行。確保所有的外部空氣旁路及再循環(huán)擋板的密封效果,必須逐一檢查膨脹節(jié)的完整性。試驗(yàn)前要使所有的換熱元件都處于商業(yè)性潔凈狀態(tài)(符合常規(guī)運(yùn)行的潔凈度要求),所有的在線吹灰必須在試驗(yàn)前完成,試驗(yàn)期間嚴(yán)禁進(jìn)行清掃及吹灰。 2.3 測量漏風(fēng)首選的取樣和測量技術(shù)測量空預(yù)器漏風(fēng)較好的取樣技術(shù)就是橫穿過煙氣入口和出口抽取每份煙氣樣品進(jìn)行分析,采用這種方法,就可測到穿過每個(gè)管道的取樣點(diǎn)每個(gè)網(wǎng)格的單獨(dú)的氧氣測量值.該網(wǎng)格中所包括的取樣點(diǎn)數(shù)量應(yīng)與ASME PTC 4.3 中的要求一致。同時(shí)在煙氣出口管道進(jìn)行皮托管橫移以確定在管道內(nèi)的測量平面內(nèi)是否有嚴(yán)重的速度分層現(xiàn)象存在

3、,如穿過管道有明顯的速度分層現(xiàn)象存在,必須用這些速度測值來計(jì)算一下取樣平面整體的加權(quán)平均值,而不是簡單的數(shù)學(xué)平均值。上述的取樣橫移方法是按照ASMEPTC4.3進(jìn)行的,是建立后面標(biāo)準(zhǔn)中采用的固定網(wǎng)格法取樣的必要準(zhǔn)備。ASMEPTC4.3中固定網(wǎng)格法取樣的優(yōu)點(diǎn)是在性能試驗(yàn)中可感知大多數(shù)煙氣樣本速度的增加。然而,豪頓的經(jīng)驗(yàn)是上面的橫進(jìn)取樣方法是完成性能試驗(yàn)的較好方法，理由如下所述：u 該方法避免了使用長取樣管和復(fù)雜的布置方式,實(shí)際上,這樣的取樣管在測試過程中很容易發(fā)生泄漏和堵塞,用這種取樣方法,當(dāng)產(chǎn)生上述情況時(shí),是很難處理的。u 采用這種單獨(dú)的橫進(jìn)式取樣方法,可將取樣管路的長度保持在最小, 氧氣分

4、析儀可以定位在接近取樣點(diǎn)處。u 還有，采用橫進(jìn)式取樣技術(shù)，通過研究穿過空預(yù)器的兩個(gè)取樣平面的氧含量的變化，可以判斷單獨(dú)的或一組氧含量測量值是否可靠。例如，在空預(yù)器出口處測到的高度分層的氧氣值和空預(yù)器扇形板處產(chǎn)生的氧氣峰值也許是在管道另一側(cè)與空預(yù)器漏風(fēng)不能聯(lián)系在一起。相反的，這樣的峰值也許與空氣進(jìn)入到取樣點(diǎn)或空氣以其他形式進(jìn)入到管道，如膨脹節(jié)泄漏等。如果發(fā)現(xiàn)了不正常的值，不用否定整個(gè)取樣平面或試驗(yàn)，參加試驗(yàn)的單位可取得一致怎樣補(bǔ)償這樣的錯(cuò)誤，建議的解決辦法是不計(jì)那些存在異議的數(shù)據(jù)，并且用在鄰近的取樣點(diǎn)測得的氧氣讀數(shù)值來替代。用橫進(jìn)式測量法來測量穿過空預(yù)器的漏風(fēng)率，必須重復(fù)試驗(yàn)直到所取得的兩組連續(xù)

5、的數(shù)據(jù)所指示的漏風(fēng)率水平在允許的公差范圍內(nèi)。另外，當(dāng)做完這些重復(fù)試驗(yàn)之后，分別將煙氣進(jìn)口和出口處使用的測氧儀進(jìn)行消除誤差。如上述測得的數(shù)據(jù)不在試驗(yàn)允許的公差范圍內(nèi)，必須重做試驗(yàn)直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止或可將所以測試值做一下數(shù)據(jù)平均。也應(yīng)該在一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口做一下皮托橫移試驗(yàn)，來測定設(shè)計(jì)工況下進(jìn)入空預(yù)器的氣體流量，這些以后用來測量空氣進(jìn)口溫度。如發(fā)現(xiàn)記錄的煙氣入口氧量值不在規(guī)定的偏差內(nèi)，機(jī)組將被視為不可進(jìn)行試運(yùn)。3.試驗(yàn)條件3.1 試驗(yàn)條件概況在整個(gè)試驗(yàn)期間,保持空預(yù)器恒定的空氣及煙氣流量,保持O2的穩(wěn)定是非常重要的,蒸汽發(fā)電機(jī)的負(fù)荷要盡可能接近設(shè)計(jì)值,并在每次試驗(yàn)開始之前至少使其保持穩(wěn)定30分鐘

6、，只有在參試各方確認(rèn)整個(gè)測試系統(tǒng)運(yùn)行到滿意狀態(tài)且試驗(yàn)準(zhǔn)備工作一切就緒時(shí)方可開始試驗(yàn).當(dāng)試驗(yàn)做為協(xié)議保證的一部分進(jìn)行時(shí),Howden仍保留被給與一段時(shí)間更正錯(cuò)誤的權(quán)利,重新試驗(yàn)設(shè)備看在保證的參數(shù)中是否還存在性能方面的缺欠。3.2 持續(xù)時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行應(yīng)至少持續(xù)2個(gè)小時(shí)，但需要足夠長的時(shí)間在一臺空預(yù)器上取至少兩組完全一致的數(shù)據(jù)。3.3煙氣側(cè)效率如果兩次試驗(yàn)的煙氣側(cè)效率測試結(jié)果都超出了協(xié)議允許值,需進(jìn)行第三次測試,測試效率則為在許用偏差范圍內(nèi)的兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的平均值。3.4 試驗(yàn)舍棄在試驗(yàn)過程中觀察到差異較大的數(shù)據(jù)或在計(jì)算過程中產(chǎn)生明顯不切實(shí)際的結(jié)果時(shí),此次試驗(yàn)應(yīng)徹底取消,并重復(fù)試驗(yàn)直到獲得正確結(jié)果為止。

7、另一種方法是，為防止測得的氧氣含量過高，通過研究后可將這些數(shù)據(jù)的一小部分舍棄，然后用在測點(diǎn)上測得的鄰近的氧氣讀數(shù)值來替代，見2.3節(jié)。3.5 記錄和試驗(yàn)報(bào)告所有與試驗(yàn)?zāi)康挠嘘P(guān)的觀測值、測量結(jié)果及儀表讀數(shù)要照實(shí)記錄下來,修正系數(shù)及修正值要單獨(dú)填入試驗(yàn)記錄表中。4. 測量值為確定三分倉空預(yù)器的性能需得到如下測量值：二次風(fēng)進(jìn)口溫度Ta1s一次風(fēng)進(jìn)口溫度Ta1p二次風(fēng)出口溫度Ta2s一次風(fēng)出口溫度Ta2p煙氣進(jìn)口溫度Tg1二次風(fēng)側(cè)進(jìn)口和出口靜壓Psa1s，Psa2s一次風(fēng)側(cè)進(jìn)口和出口靜壓Psa1p，Psa2p煙氣側(cè)進(jìn)口和出口靜壓Psg1，Psg2二次風(fēng)出口流量(測值)Ma2s煙氣入口質(zhì)量流量(測值)M

8、g1煙氣出口質(zhì)量流量(計(jì)算值)Mg2干煙氣進(jìn)口和出口O2和CO百分含量O2進(jìn)口，O2出口CO進(jìn)口，CO出口另外,燃料及煙氣取樣要送試驗(yàn)室分析以確定燃料及煙氣的成分,煙氣中水分與密度的確定對漏風(fēng)計(jì)算至關(guān)重要。為了全面分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),電廠應(yīng)提供能在每一時(shí)間間隔內(nèi)把控制盤讀數(shù)打印并輸出來的設(shè)備以獲得如下明細(xì):u 鍋爐負(fù)荷u 所有記錄的溫度、質(zhì)量流量和壓力u 風(fēng)機(jī)電流值u 任何其他可能影響空預(yù)器性能的因素,如:控制擋板位置等 5.儀 器試驗(yàn)所需儀器如下:5.1熱電偶校準(zhǔn)過的NiCr：NiAl熱電偶(K型)應(yīng)與校準(zhǔn)過的數(shù)字式溫度計(jì)或數(shù)字顯示儀表一同使用，熱電偶應(yīng)符合下列性能要求:u 工作溫度范圍:0100

9、0Cu 測量精度：1.5C5.2 壓力表應(yīng)使用校準(zhǔn)過的電子微壓計(jì)或U型管/傾斜壓力計(jì)（充水或已知比重的輕液體）。5.3 分析儀器用煙氣分析儀來確定煙氣流中氧氣的百分?jǐn)?shù)。其形式可分為：u 順磁吸引u 催化燃燒u 電化薄膜擴(kuò)散u 鋯電池式括散每次試驗(yàn)前后該儀器都應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)以確保讀數(shù)的一致性并避免出現(xiàn)任何較大的偏差，100%N2氣瓶進(jìn)行校零，用95%N25%O的混和氣體進(jìn)行刻度的標(biāo)定。6.試驗(yàn)步驟6.1測點(diǎn)位置進(jìn)出口煙風(fēng)道中的采樣點(diǎn)要盡可能靠近空預(yù)器，并盡可能符合速度測量的要求，由于空預(yù)器的旋轉(zhuǎn)，在煙氣出口處可能出現(xiàn)分層現(xiàn)象，故被測橫截面應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，并位于各伸縮節(jié)之前以防空氣侵入而影響測

10、量結(jié)果。6.2 溫度固定好的探頭應(yīng)和熱電偶一并安裝形成網(wǎng)格覆蓋住風(fēng)道的整個(gè)橫截面。如需要可使用快速掃描數(shù)字記錄輸出器用以跟蹤檢查所有熱電偶隨時(shí)間和空間變化的測量數(shù)值和信息。位置：u 二次風(fēng)入口：送風(fēng)機(jī)出口(在一次風(fēng)和吹灰器密封風(fēng)停掉后)u 二次風(fēng)出口：在風(fēng)箱入口處u 一次風(fēng)入口：一次風(fēng)機(jī)出口(旁路停掉后)u 二次風(fēng)出口：在其他氣體增加前u 煙氣入口：在省煤器出口的灰斗后面(在水平段上)u 煙氣出口：在灰斗后面并在除塵器彎段前每個(gè)熱電偶都有各自的修正系數(shù)并在每個(gè)校準(zhǔn)證上提供。6.3 靜壓將壓力計(jì)連至空預(yù)器過渡管道壁上的壓力測孔中,以往的經(jīng)驗(yàn)表明,管道壁固定測孔所測得的平均靜壓要比橫向移測法精確得

11、多。煙氣含氧量的讀數(shù)煙氣含氧量的測定是用來滿足計(jì)算空預(yù)器漏風(fēng)之需要的，空預(yù)器漏風(fēng)量的測量應(yīng)與流量測量同時(shí)進(jìn)行。對運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定的鍋爐，鍋爐出口/空預(yù)器進(jìn)口的含氧量隨時(shí)間變化極小，采用單點(diǎn)采樣探頭并在風(fēng)道中作綜合性移動，即可進(jìn)行氧量的測定。（見圖1）可以用多點(diǎn)采樣探頭從整個(gè)風(fēng)道抽取煙氣樣品或從嵌在氣道中的多個(gè)采樣探頭抽取。其逐點(diǎn)所確定的總平均值與其整體橫移的結(jié)果相同。重要的是每一探頭要抽取同樣體積的煙氣。所以每一采樣管的長度應(yīng)相同。在煙氣分析儀器和采樣管路中要采取適當(dāng)措施以防空氣侵入。儀器要保持清潔,通過雇傭認(rèn)真細(xì)心的操作人員將人為的誤差減少到最小。煙氣及空氣量應(yīng)通過計(jì)算皮托管橫移或熱平衡來確定,

12、如入口空氣流量測定了,應(yīng)檢查空預(yù)器前送風(fēng)機(jī)后有無空氣排出，如旁路或再循環(huán)擋板出現(xiàn)明顯的漏風(fēng)情況,應(yīng)予以嚴(yán)肅對待。同時(shí),也必須考慮可能出現(xiàn)的冷熱風(fēng)道間相互交迭的不利影響。6.4 煙氣分析為計(jì)算煙氣流量需測定CO和O2的含量。較好的取樣和分析方法應(yīng)如第2.3節(jié)中所述的那種全程取樣橫移方法。應(yīng)采取正確的方法防止空氣侵入到煙氣分析儀和取樣管線中，分析儀應(yīng)保持潔凈，雇傭細(xì)心的人員來將錯(cuò)誤減小到最小。在取樣的過程中，在不同的線性階段應(yīng)對氧氣和一氧化碳進(jìn)行分析儀漂移修正。a)煙氣流量：如可能，空預(yù)器的煙氣入口流速可通過皮托管橫穿煙氣入口平面的辦法來確定。空預(yù)器的煙氣入口無法測到流量的部分，其流量可按如下方法

13、估測：u 在相關(guān)的管道中測量CO和O2的含量并用燃燒計(jì)算值和煙氣再循環(huán)值來確定剩下的煙氣成分并根據(jù)燃過的燃料單位重量確定煙氣的重量。u 燃過的燃料的重量可根據(jù)汽輪機(jī)的出力估計(jì)和假定的整個(gè)系統(tǒng)效率來估測。u 上述兩個(gè)系數(shù)可結(jié)合起來以便計(jì)算整個(gè)鍋爐的煙氣流量速率。然而，要強(qiáng)調(diào)的是這種估測辦法不是很好的測量方法，因?yàn)樵诩俣ㄖ芷谛噬鲜呛懿粶?zhǔn)確的并且空預(yù)器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，兩臺空預(yù)器之間額煙氣流分別是很不均勻的。b)二次風(fēng)流量：如果可能，二次風(fēng)出口流量可通過讓皮托管橫移穿過空氣出口管道的辦法來測量。因?yàn)樵谶@些測量點(diǎn)前面，有交叉管道，可比較兩臺送風(fēng)機(jī)的流量(從軸流風(fēng)機(jī)上安裝的元件上取值)來確定每臺空預(yù)器上的流

14、量平衡是否相等。實(shí)踐表明，1998年Howden Sirocco在高碑店電廠的首次空預(yù)器試驗(yàn)中，用長5米、及氣流儀表公司提供的校過的皮托管成功的進(jìn)行了橫移式試驗(yàn)。c)一次風(fēng)流量：如果上述的兩個(gè)風(fēng)流可像上面建議的那樣進(jìn)行測量，那么可用煙氣入口流量和二次風(fēng)出口流量通過穿過空預(yù)器的能量平衡連同測定的溫度和計(jì)算的比熱來計(jì)算一次風(fēng)流量。另外，二次風(fēng)和一次風(fēng)出口流量都可用皮托橫移來測得，但是煙氣入口橫移是很困難的，煙氣入口流量可通過熱平衡計(jì)算。一次風(fēng)機(jī)的電流可作一下比較來檢查通過每個(gè)空預(yù)器的一次風(fēng)平衡情況?？蓪δッ簷C(jī)入口流量和溫度進(jìn)行交叉檢查。如通過旁路和再循環(huán)擋板的漏風(fēng)很大，必須考慮到這點(diǎn)，同時(shí)考慮熱和

15、冷管道的可能影響。6.5 速度的測定如在煙氣流的初步測量中顯示有分層現(xiàn)象,建議在氣道橫截面中的每一個(gè)位置上都要做單獨(dú)測量,且與相應(yīng)位置煙氣流量成比例,所測出的平均值用來代表該截面的測量值.如需要應(yīng)在煙氣采樣和溫度測量的同一位置同一時(shí)刻用皮托管測出速度壓力(動壓)，如遇到嚴(yán)重分層必須進(jìn)行動壓測定。7. 計(jì)算及公式如要澄清下列方程中的符號,請參考后面附錄A中的專門用語及定義。7.1 漏風(fēng)煙氣入口流量的漏風(fēng)百分比通過下式計(jì)算 式中:系數(shù)由干燥基轉(zhuǎn)換為含水基,可通過燃燒分析來計(jì)算得到煙氣中密度和濕度的百分含量。實(shí)踐中上面這個(gè)方程和非常復(fù)雜的ASME方程所得到的結(jié)果是相似的，因此如在兩個(gè)分析方法中得到的

16、結(jié)果明顯不同，這只能表明存在計(jì)算錯(cuò)誤。7.2 非稀釋性煙氣出口溫度其中L為漏風(fēng)，以十進(jìn)制數(shù)表示。7.3 空預(yù)器能量平衡在兩分倉空預(yù)器中，通常從送風(fēng)機(jī)出口的測試點(diǎn)測量到空預(yù)器進(jìn)口的流量是非常方便的。所以可以從下面的熱平衡方程來計(jì)算煙氣入口質(zhì)量流量： 三分倉空預(yù)器有兩股獨(dú)立的空氣流經(jīng)轉(zhuǎn)子,通過氧氣濃度測得的漏風(fēng)量是從一次風(fēng)和二次風(fēng)流到煙氣漏風(fēng)的空氣總量,無法確定來自每個(gè)氣流的總量或有多少氣流從壓力較高的一次風(fēng)側(cè)到壓力較低的二次風(fēng)側(cè)。由于存在上述多項(xiàng)未知參數(shù),因而無法進(jìn)行兩個(gè)空氣入口流量的測定和熱平衡方程的轉(zhuǎn)換,為保證分析的精確性,需對空氣出口的質(zhì)量流量進(jìn)行測量，并采用下列方程計(jì)算煙氣質(zhì)量: 注：當(dāng)

17、進(jìn)行能量平衡的時(shí)候，我們假定散熱損失不計(jì)。7.4 混合空氣的溫度(用于熱力分析)空氣入口溫度：空氣出口溫度：7.5 溫差煙氣測：空氣側(cè)：7.6 熱效率定義煙氣側(cè)：7.7 壓降煙氣側(cè)壓降： 二次風(fēng)壓降：一次風(fēng)壓降： 7.8 壓差熱端平均壓差：冷端平均壓差：7.9 平均比熱 式中Cp為煙氣或空氣在相關(guān)溫度內(nèi)的比熱8 試驗(yàn)測量值和設(shè)計(jì)值的比較8.1 熱力運(yùn)行裕度計(jì)算煙氣出口溫度應(yīng)根據(jù)ASME方程和豪頓提供的修正曲線，及使用合成的空預(yù)器為基礎(chǔ)并且用二分倉空預(yù)器來進(jìn)行分析。這就意味著我們需要使用合成的空氣入口溫度?？諝獬隹跍囟瓤赏ㄟ^二次風(fēng)和一次風(fēng)流量比來計(jì)算，空預(yù)器入口溫度可通過在預(yù)試驗(yàn)中測定的流量來計(jì)

18、算。另外，如果這時(shí)測到的值仍是不準(zhǔn)的，可用空氣出口流量來計(jì)算出精確的混合值 。 8.2 漏風(fēng)分析通過測試計(jì)算而得到的漏風(fēng),在與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較之前都必須將流量和冷端壓差與所引用的設(shè)計(jì)值的差值修正過來。由氧量測值計(jì)算漏風(fēng)并用正確公式加以修正,最后與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。修正時(shí)使用ASME方程7.13.1和加權(quán)平均空氣入口溫度，并按如下公式進(jìn)行修正： 式中LR是與設(shè)計(jì)流量及冷端壓差有關(guān)的漏風(fēng)。8.3 壓降分析設(shè)計(jì)條件下壓降采用下列HOWDEN標(biāo)準(zhǔn)方程式計(jì)算得到: 式中: 下標(biāo)T和D分別表示試驗(yàn)和設(shè)計(jì)條件m為平均溫度下的粘度。 r為平均溫度下的流體密度。 b為換熱元件摩擦系數(shù)。 對于HOWDEN的典型的傳熱

19、元件，b -0.32，所以上述方程將轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦拢?注：ASME方程中修正壓降并沒有考慮到空預(yù)器在紊流和平流之間運(yùn)行的過渡階段的情況。同ASME標(biāo)準(zhǔn)不同，它只是簡單的全紊流狀態(tài)下的情況，并使用一簡單的法規(guī)來進(jìn)行修正。Howden 上面的方程通過對已安裝的換熱元件的磨擦率來計(jì)算，結(jié)果非常準(zhǔn)確。8.4 測試儀器儀表要求項(xiàng)目精度要求熱電偶公差（NiCr:NiAL) 1.5C溫度測量儀器誤差 1.0C氧分析儀誤差 0.1% O2壓力測量儀器誤差 4%煙氣側(cè)效率復(fù)測允許偏差 5%復(fù)測時(shí)入口氧量與設(shè)計(jì)值允許偏差 1% O2校零氣體0.0% O2, 100.0% N2量程標(biāo)定氣體5.0% O2, 95.0%

20、N28.5 總體錯(cuò)誤分析當(dāng)前的ASME PTC4.3在計(jì)算空預(yù)器的3個(gè)主要性能參數(shù)：漏風(fēng)、熱力性能和壓降過程中，對總體測量精度在計(jì)算中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了詳盡的分析。對于任何一個(gè)從一系列的單獨(dú)的測量數(shù)據(jù)中計(jì)算得到的系數(shù)，應(yīng)該很明顯的任何推導(dǎo)出來的數(shù)據(jù)在經(jīng)過下列系數(shù)后都會有一個(gè)測量誤差。 各個(gè)儀表的精度(如上所列)。 取樣精度：穿過取樣平面測得的各個(gè)獨(dú)立的取樣點(diǎn)的精度代表著穿過取樣平面的平均煙氣狀況。 計(jì)算方法取決于減掉的兩個(gè)氧氣值，這兩個(gè)值要相對的比較接近。在此不進(jìn)行誤差分析，值得強(qiáng)調(diào)的是20年前CEGB所做的獨(dú)立的誤差分析得出結(jié)論，使用O2或CO2方法測量的空預(yù)器漏風(fēng)率精度不會超過20%。因此可能會測到7.5%的真實(shí)漏風(fēng)率，因?yàn)樵谌我惶幵撝刀冀橛?.0%-9.0%，這取決于測量值和取樣的累計(jì)誤差。 測量數(shù)據(jù)誤差本身不可避免的散布情況說明為什么豪頓公司自身的不同設(shè)計(jì)形式和不同型號的空預(yù)器測量值所反映的是一個(gè)類似的散布范圍。當(dāng)漏風(fēng)率較高時(shí)，區(qū)分測量誤差和不適當(dāng)?shù)拿芊庠O(shè)定是很重要的。漏風(fēng)測量誤差在20以下，將設(shè)計(jì)是7.5%漏